摘要：土颗粒分析试验是岩土工程试验的一项重要内容，可以用来确定各颗粒组中干土的质量分数占土壤总质量的比例。由于土壤本身性质不均匀，同时采样、保存、运输等都会破坏原有的土壤结构，此外，试验受设备、环境和操作方法的影响，容易出现随机和系统性的试验误差，因此会影响试验结果的准确性。本文在阐述土壤颗粒组成和颗粒分离试验方法的基础上，详细分析了试验误差产生的原因，并提出了相应的处理措施，以减少误差。

关键词：颗粒分析试验;误差分析;对策;研究

1概述

颗粒分析试验是一种确定各粒径干土质量占土样总质量百分比的方法。适用于粒径D>0.075mm超过总质量50%的土样。根据土样粒度的不同，可分为筛分法和密度计法。筛析法适用于粒径在0.075mm至60mm之间的粗土样品，密度测定法适用于粒径小于0.075mm的细土样品。

2试验方法

1）筛分分析。设备：分析筛（包括粗筛孔径60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm;细筛孔径2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm）、电子称重、筛分机、其他设备（烘箱、瓷板、研磨棒）。对于粒径小于2mm的土样，建议测试约100g。A.土样在橡胶板上干燥后，用完全流失的研磨剂研磨，然后根据其质量，使用100g至300g的四分之一代表性土样，将土样放入装有水的称量瓶中，充分搅拌，并在通过0.075mm筛子研磨后用橡胶板捣碎，并反复用水研磨过筛，直至悬浮液澄清，将样品干燥后在屏幕上称重。B.将干燥的土样称重样品倒入分析筛中（根据筛孔大小自上而下），放入振动筛机振动筛中，一般10min～15min，取出并称重各级筛和底盘上的土样质量。请注意，筛分后筛上和底盘中土壤样品的总质量与筛分前样品质量之间的差异不得大于1%。C.对于粒径小于0.075mm且质量超过总质量10%的样品，应使用密度计法。D.小于一定粒径的样品质量占总样品的百分比。

2）根据斯托克斯定律，当土壤颗粒在液体中按自身重量下沉时，较大的颗粒下沉得更快，而较小的颗粒下沉得较慢。对于粒径在0.002mm和0.2mm之间的颗粒，它们在重力作用下在液体中缓慢下沉，这可视为匀速运动。密度计法取干土样100g（D<0.075mm）倒入称量瓶中，加入200mL～250mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使土粒与水充分混合，形成一定浓度的土壤悬浮液。静置1h～2h，使土壤颗粒完全沉降。在土壤颗粒沉降过程中，分别读取悬浮液中不同时间的密度计读数。根据土壤颗粒沉降时间和相应的密度计读数，可以计算出小于一定粒径的颗粒在土壤样品总量中的百分比。

当密度计法用于颗粒分离试验时，必须假设所用量筒的直径远大于比重计的直径。悬浮液必须由均匀分散的土壤颗粒组成。

3仪器设备的影响

3.1TM-85型密度计的影响

经检查，检测中心选用的密度计平均校正值为-0.4°（读数范围为0°～30°），弯曲液面校正值为-0.2（密度计放入20℃纯水时上下边缘读数之差）。在处理软件中，如果不考虑该修正，这两项组合为校准弯曲液位系数Cm=-0.6°。如果密度计的误差大于±1.0°且不合格，则在试验中使用该密度计且不进行校正，将对试验结果产生很大影响。

3.2筛冲击的标准分析

目前，检测设备厂家参差不齐，部分厂家生产的分析屏未通过计量检定部门检定。根据经验推荐选用丝织网筛，使用后经检验合格。

4测试错误的原因

4.1筛分分析错误的原因

1）分析筛、称量瓶和日期不同导致的测试仪器误差。2）由不同测试仪的操作导致的测试仪错误。3）不同温度和湿度引起的测试环境误差。4）测试过程中的随机错误。根据随机误差，采用筛分分析法计算实际筛分质量。在实践中，土壤颗粒并非全圆形和球形，对于方形或椭圆形的土壤颗粒，直径相同的土壤颗粒在筛面上通过振动，有的可以通过筛孔，有的不能通过。

其原因主要是由于筛分时间的长短和筛分振动强度的大小，更重要的是筛孔处土壤颗粒的角度。应注意的是，筛子中截留的土壤颗粒不能参与层尺寸的计算，但应包括在下一阶段的筛子中。在实际操作过程中，不能保证相应的土壤颗粒完全通过筛网，筛网壁现象在每次筛分试验中普遍存在，它会导致实际停留在筛网下的各级筛面质量和筛面质量发生变化，导致每种颗粒含量所测得的百分比也发生变化，土壤的名称与实际存在误差。在这种情况下，可以提高测试土壤样品的质量，以减少误差，从而使土壤的命名与实践一致。

因此，在实际操作过程中，为了减少筛析法产生的误差，应做到：1）定期检查实验室的称重设备。2）针对不同的土壤样本，选择合理、标准化的测试方法。3）根据测试设备和操作规程的更新，定期对测试操作人员进行培训。

4.2密度计误差的原因

密度计法与筛分分析法有相同的五个误差，但由于使用的方法和仪器，也有系统误差。下面是对其错误原因的详细分析。密度计分为a类和B类。密度计读数表示1000毫升悬浮液中的干土重量;密度计读数指示悬浮液比重。两种密度计的制造原理和使用方法没有区别。但是，两台密度计校准时使用的悬浮液温度标准不同，因此应注意密度计的校准和土壤含量百分比的计算公式，以避免错误。由于密度计制造不规范、气泡大小、刻度不准确，加上密度计校准以纯水为标准，当悬浮液加入分散剂后，比例增加，所以使用前需要校准，弯曲液面，土壤颗粒沉降距离、温度和分散剂等。校准、测试的影响应控制在环境温度为20℃时，这样可以得到更理想的程度，即确保比重计的准确度，由于温度的影响，度不会有误差。然而，在实际测试中，温度不会绝对控制在20℃，因此必须对其进行校正，以获得理想的结果。进行试验时，密度计的度数以弯曲液面的上边缘为基础，密度计产生的刻度以弯曲液面的下边缘为基础，因此需要校准密度计的弯曲液面，弯曲液面的修正值为固定值。我国对分散剂的选择存在不同意见，主要体现在从不同土壤类型的角度选择合适的分散剂。

从目前的国际趋势来看，分散剂大多使用强分散剂（如六偏磷酸钠、焦磷酸钠），不再考虑不同分散剂的不同土壤的趋势，以统一标准和方法。使用密度计时，如果在悬浮液中加入分散剂，应考虑分散剂对密度的干扰，并将分散剂的干扰纳入密度计的密度中，以达到校正的目的。这些方面会在密度计测试中产生系统误差。根据比例尺、弯曲液面、土壤颗粒沉降距离、检查温度、分散剂等的影响，在一定温度、密度、土壤颗粒比例范围内的修正系数可以插入到参与比例的实际计算公式中，其中质量百分比经过修正后，从而实现了比重计法测量级配数据的修正。

5错误原因及对策总结

总结了试验误差产生的原因：（1）不同筛子和密度计引起的设备误差;（2）不同操作环境造成的环境误差;（3）不同检测方法引起的方法误差;（4）不同测试人员操作导致的人员错误;（5）随机误差和系统误差。这些错误的原因与设备、人员和操作密切相关。通过实验室颗粒分离试验获得的土壤性质与实际自然状态之间或多或少存在差异。同一土壤样品在不同单位的实验室结果不同，都是因为存在各种误差。只有了解这些误差产生的原因，才能找到相应的对策来减少或减少误差，使试验结果更接近土壤的实际情况。

6结论

通过对试验误差产生原因的分析，得出以下研究结论：（1）根据土样选择正确的试验方法;（2）定期检查使用的仪器设备;（3）根据规范和设备更新及时培训测试操作人员，严格按照规范操作，最大限度地减少错误。

参考文献

[1]方明，张廷雷.土的颗粒分析试验数据处理程序设计[J].工程技术研究，2017（11）：25-27.

[2]马永刚，殷瑞林，程瑾.颗粒分析试验密度计法观测时间改进探讨[J].工程勘察，2016，44（01）：22-25.

[3]李希，张升，盛岱超，马新岩.基于抽样可靠性的颗分试验取样数量研究[J].岩土工程学报，2016，38（11）：2122-2127.